吳永宏 孫高峰
(黃陵縣防汛抗旱指揮部辦公室 陜西 黃陵 727300)
黃陵縣康崖底堤防工程是為黃陵縣經(jīng)濟適用房而建設(shè)的防洪工程,主要目的是防護經(jīng)濟適用房工程及右岸專用鐵路線,治理范圍為黃陵縣沮河康崖底村~小清河交匯處,防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇洪水,相應(yīng)洪峰流量293m3/s,堤防工程等級為3級。左岸采用漿砌石重力式擋土墻,基礎(chǔ)寬度3.5m,堤頂寬度0.8m,堤高約9.2m,長度約602m,右岸采用漿砌石坡式護岸,基礎(chǔ)寬度2m,護坡坡度1∶1,坡頂與鐵路之間的平臺采用平鋪漿砌石,總長度約593m。
該工程由陜西省涇惠水利水電設(shè)計院設(shè)計,陜西鑫聯(lián)建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司承擔(dān)監(jiān)理工作,于2012年3月上旬開工,2012年9月底完建。
黃陵縣地處渭北黃土高塬溝壑區(qū)北部,工程位于沮河和小清河交匯處的上游段,沮河在此由西北流向東南,河谷寬度約300m,斷面為“U”型。河水從左岸流過,河床呈窄槽型,寬度約15m~25m。經(jīng)濟適用房工程位于黃陵縣康崖底沮河左岸河漫灘上,地面高程849m~850m,地形較平坦,樓房工程建設(shè)時進(jìn)行了大面積回填,現(xiàn)狀地面高程約857m。右岸為河漫灘,高程約850m,黃陵至店頭專用鐵路,高于河漫灘約5m。
工程區(qū)位于華北陸臺的鄂爾多斯臺向斜陜北臺凹中南部,地質(zhì)構(gòu)造簡單,屬構(gòu)造穩(wěn)定地區(qū),第三系以來新構(gòu)造運動以整體緩慢上升為主。根據(jù)l∶400《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001),工程區(qū)地震動反應(yīng)譜特征周期T=0.45s,地震動峰值加速度a=0.05g,相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。
根據(jù)施工開挖揭示,堤防邊坡以砂壤土和人工堆積素填土為主,河床主要分布沖洪積礫石,基底為三疊系延長群胡家村組(T3h)砂泥巖,按工程地質(zhì)特征分層敘述如下。
(1)人工堆積填筑土:為素填土,分布在左岸堤防邊坡處,為三房工程建設(shè)時回填的黃土類土,稍濕,硬塑。
(2)第四系全新統(tǒng)沖、洪積(Q42al+pl)砂壤土:灰黃色,濕,土質(zhì)較均,含大量粉細(xì)砂,分布在堤防基坑邊坡。
(3)第四系全新統(tǒng)沖、洪積(Q42al+pl)細(xì)砂層:灰色,濕,較均勻,松散~稍密,呈透鏡體狀,分布在堤防基坑邊坡。
(4)第四系全新統(tǒng)沖、洪積(Q42al+pl)礫石層:色雜,含約15%的泥質(zhì),分選性差,磨圓度較好,稍密~中密,實測相對密度Dr為0.29~0.53,屬強透水層,分布于現(xiàn)代河床,為堤基主要持力層。
(5)三疊系延長群胡家村組(T3h)砂、泥巖:黃綠色、淺灰色,泥巖與砂巖呈互層狀,中厚層結(jié)構(gòu),屬中硬巖~較軟巖,為堤基主要持力層。
堤防工程區(qū)地下水主要為孔隙潛水,一般情況下由兩岸地下水補給河水。堤防地基位于水下,沖洪積的礫石具強透水性。在施工期間,基坑內(nèi)水位高程848m~846m,高于見基面1.5m~2.0m,主要為河水通過礫石層側(cè)向滲漏補給。
施工開挖中,分別在左右岸堤基砂礫石層取樣進(jìn)行室內(nèi)顆分和相對密度試驗,顆分級配曲線成果見圖1。依據(jù)堤基巖土物理力學(xué)性質(zhì)試驗指標(biāo),按同類工程地質(zhì)類比,給出堤基各層土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建議值見表1。
表1 堤基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建議值表
左岸堤防地面高程854m~855m,開挖深度約8m~9m。其中左側(cè)臨時邊坡高度8m~9m,上部土質(zhì)邊坡高度4m~5m,開挖坡比1∶0.3,下部礫石層坡高3m~4m,開挖坡比1∶0.5~1∶0.75;右側(cè)邊坡高度4m~5m,上部1m~1.5m砂壤土,下部為2m~3m礫石,開挖坡比開挖開挖坡比1∶0.5~1∶0.75?;訉嶋H開挖坡比較大,僅滿足短期施工要求。
右岸基坑開挖深度約5m~6m。其中左邊坡高8m~9m,上部砂壤土坡高2.0m~2.5m,下部礫石層坡高1.5m~4.0m,側(cè)臨開挖坡比1∶0.5~1∶0.75,基坑實際開挖坡比較大,僅滿足短期施工要求。
左岸重力式擋土墻地基為礫石和強風(fēng)化砂巖,其中雙層結(jié)構(gòu)堤基三段總長度370m,上部礫石呈稍密-中密狀態(tài),地基承載力為200kPa,基礎(chǔ)以下厚度預(yù)計1.5m~2.0m;單層結(jié)構(gòu)的強風(fēng)化砂巖堤基兩段總長度230m,強風(fēng)化砂巖地基承載力為500 kPa,地層單一,可以滿足堤基抗滑穩(wěn)定要求。
根據(jù)《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(SL188-2005)中附錄D進(jìn)行土的滲透變形判別:④層礫石顆分試驗資料定名為級配不良礫,粗、細(xì)粒區(qū)分粒徑df為2mm,細(xì)粒含量Pc=21.6%,不均勻系數(shù)Cu大于5(115),滲透破壞形式為管涌,建議礫石允許水力坡降J允許=0.15,實際水力坡降J實際=0.12,J實際<J允許,堤基不存在滲透變形問題。
堤基滲漏發(fā)生在左岸礫石堤基段,總長度約370m,礫石層厚度約0.5m~1.0m,滲透系數(shù)k=15m/d~20m/d,屬于強透水地層,砂巖為相對隔水層??菟竟?jié)堤外地下水補給河水,洪水期河水會沿礫石層向左岸產(chǎn)生少量滲漏,由于左岸地面較高,滲漏對堤防運行無影響。
左岸堤基為礫石和強風(fēng)化砂巖,其中礫石層堤基(雙層結(jié)構(gòu))三段總長度370m,強風(fēng)化砂巖堤基(單層結(jié)構(gòu))兩段總長度230m,右岸堤基為全部為強風(fēng)化砂巖(單層結(jié)構(gòu)),總長度600m,各段堤防堤基礎(chǔ)均滿足設(shè)計要求。
左岸堤基工程地質(zhì)分段評價如下:
樁 號 0+000~0+110m、0+135m ~0+334m及0+539m~0+602m段堤基為礫石層,稍密~中密,建議承載力fak=200kPa,滲透系數(shù)k=15m/d~20m/d,允許水力坡降0.15,地下水位位于基礎(chǔ)以上。
0+110m~0+135m和 0+334m~0+539m段堤基為強風(fēng)化砂巖,灰綠色,中細(xì)粒結(jié)構(gòu),中厚層構(gòu)造,巖面較平整,局部凸起,建議承載力fak=500kPa,地下水位位于基礎(chǔ)以上。
右岸樁號0+000~0+593m段堤基全部為強風(fēng)化砂巖,灰綠色,中細(xì)粒結(jié)構(gòu),中厚層構(gòu)造,巖面較平整,建議承載力fak=500kPa,地下水位位于基礎(chǔ)以上。
通過前期勘察設(shè)計工作,施工過程中地質(zhì)編錄工作,黃陵縣康崖底堤防工程地質(zhì)結(jié)論總結(jié)如下:
(1)工程區(qū)位于黃土高塬溝壑區(qū),地質(zhì)構(gòu)造簡單,第三系以來新構(gòu)造運動以整體緩慢上升為主,屬穩(wěn)定地區(qū),地震動反應(yīng)譜特征周期T=0.45s,地震動峰值加速度a=0.05g,相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。
(2)堤防位于沮河河漫灘,地形較平坦,工程區(qū)基底為三疊系延長群胡家村組砂巖,上部為河漫灘堆積的礫石、細(xì)砂及砂壤土,無不良物理地質(zhì)現(xiàn)象分布。
(3)左岸堤基座落在礫石和砂巖上,右岸堤基座落在砂巖上,均位于地下水位以下,承載力滿足要求,地基穩(wěn)定性好,不存在地基滲透穩(wěn)定問題。洪水期河水向左岸產(chǎn)生的少量滲漏,對堤防及堤外建筑物無影響。